DE20109678U1 - poetry - Google Patents
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Description
Case 01-TC006/DE Deutsches GebrauchsmusterCase 01-TC006/DE German utility model
Dichtung
20poetry
20
Die Erfindung betrifft eine Dichtung zum Abtrennen eines ersten Raumes gegenüber einem zweiten Raum in einer Vorrichtung zum Aspirieren und/oder Dispensieren von Flüssigkeiten, wobei die Dichtung ringförmig und zum Beaufschlagen einer äusseren Oberfläche eines Kolbens bzw. einer inneren Oberfläche eines Zylinders dieser Vorrichtung ausgebildet ist und wobei die Dichtung in eine Ringnut einlegbar ist, welche sich in der äusseren Oberfläche des Kolbens bzw. in der inneren Oberfläche des Zylinders befindet.The invention relates to a seal for separating a first space from a second space in a device for aspirating and/or dispensing liquids, wherein the seal is annular and designed to act on an outer surface of a piston or an inner surface of a cylinder of this device and wherein the seal can be inserted into an annular groove which is located in the outer surface of the piston or in the inner surface of the cylinder.
In Labors, die sich beispielsweise mit molekularbiologischen/biochemischen Untersuchungen beschäftigen, sind automatische Vorrichtungen zum Aspirieren und/oder Dispensieren von Flüssigkeiten z.B. als Pipettierautomaten bekannt. O-Ring-Dichtungen zum Trennen des Zylinders (Flüssigkeits- und/oder Luftraums) von der äusseren Umgebung (Luftraum), seien diese am Umfang des Kolbens oder an der Zylinderinnenwand befestigt, gehören zum Stand der Tech-In laboratories that deal with molecular biological/biochemical investigations, for example, automatic devices for aspirating and/or dispensing liquids are known, for example as pipetting machines. O-ring seals for separating the cylinder (liquid and/or air space) from the external environment (air space), whether attached to the circumference of the piston or to the inner wall of the cylinder, are state of the art.
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nik. Als einfachste Form einer Vorrichtung zum Aspirieren und/oder Dispensieren von Flüssigkeiten sind z.B. auch Einwegspritzen zum Injizieren von Medikamenten bekannt. Bei diesen Spritzen sind O-Ringe oder auch ringförmige Lippendichtungen, welche den hinteren (Luft-) Raum vom vorderen (Flüssgkeits-) Raum abtrennen, üblicherweise in eine den Kolben der Spritze umlaufenden Nut teilweise eingelegt. Die selbe Anordnung kann auch bei Pipettierautomaten mit einer oder mehreren, zueinander im Wesentlichen parallelen "Spritzen" angetroffen werden. Oft wird aber auch eine Dichtung in eine Nut eingelegt, welche in die Innenoberfläche der Zylinder eingearbeitet ist, so dass die Kolben bewegt werden und die Dichtungen im Wesentlichen ortsfest bleiben.nik. Disposable syringes for injecting medication are known as the simplest form of a device for aspirating and/or dispensing liquids. In these syringes, O-rings or ring-shaped lip seals, which separate the rear (air) space from the front (liquid) space, are usually partially inserted into a groove that runs around the syringe's piston. The same arrangement can also be found in pipetting machines with one or more "syringes" that are essentially parallel to one another. Often, however, a seal is also inserted into a groove that is worked into the inner surface of the cylinder, so that the pistons are moved and the seals remain essentially stationary.
Bei Pipettierautomaten mit vielen Kanälen (z.B. 8 oder 96 Kanäle) zum parallelen Beschicken der Töpfchen oder " Wells" einer Mikroplatte spielt die Reibung zwischen Dichtung und Kolben bzw. zwischen Dichtung und Zylinder eine zunehmend wichtige Rolle. Bei der Verwendung von medizinischen Spritzen ist bekannt, dass der Widerstand, der durch die Reibung an der Dichtungsfläche erzeugt wird, vom Medizinalpersonal klar wahrgenommen wird. Diese Reibung kann das automatische Funktionieren eines Mehrfachpipettierkopfes bzw. Mehrfachpipettiergerätes in Frage stellen. Lippendichtungen sind dagegen als reibungsarme Dichtungen bekannt.In pipetting machines with many channels (e.g. 8 or 96 channels) for parallel loading of the wells of a microplate, the friction between the seal and the piston or between the seal and the cylinder plays an increasingly important role. When using medical syringes, it is known that the resistance generated by the friction on the sealing surface is clearly perceived by medical personnel. This friction can jeopardize the automatic functioning of a multiple pipetting head or multiple pipetting device. Lip seals, on the other hand, are known as low-friction seals.
Ebenfalls bekannt ist der Einsatz von sogenannten Dichtungsmatten für Mehrfachpipettierköpfe bzw. Mehrfachpipettiergeräte. Die Präzision des Ausstanzens der Löcher, in welchen sich später die Kolben des Mehrfachpipettierkopfes bewegen sollen, ist für Mehrfachpipettierköpfe mit z.B. 384 Kanälen so mangelhaft, dass es nicht gelingt, alle 384 Kanäle genügend zu dichten, weil oft die Position des Loches nur ungenau mit der Position des Kolbens in Übereinstimmung gebracht werden kann. Auch wird oftmals ein zusätzliches und aufwändiges Bearbeiten von beim Ausstanzen ausgefransten Löchern notwendig.The use of so-called sealing mats for multiple pipetting heads or multiple pipetting devices is also known. The precision of punching out the holes in which the pistons of the multiple pipetting head are later to move is so poor for multiple pipetting heads with, for example, 384 channels that it is not possible to seal all 384 channels sufficiently because the position of the hole can often only be imprecisely aligned with the position of the piston. Additional and complex processing of holes that have frayed during punching is also often necessary.
Weil die Bewegungen der Dichtlippe inakzeptable Änderungen des Zylindervolumens bewirken, können Lippendichtungen die reproduzierbare Aufnahme und/oder Abgabe von kleinen Flüssigkeitsvolumina im Submilliliter-, insbesondere aber im Submikroliter-Bereich erschweren bzw. verunmöglichen.Because the movements of the sealing lip cause unacceptable changes in the cylinder volume, lip seals can make the reproducible intake and/or dispensing of small liquid volumes in the submilliliter, but especially in the submicroliter range, difficult or impossible.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine alternative Dichtung vorzuschlagen, welche die Nachteile im Stand der Technik zumindest teilweise eliminiert.
5The object of the present invention is therefore to propose an alternative seal which at least partially eliminates the disadvantages of the prior art.
5
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruches 1 erfüllt, indem eine Dichtung zum Abtrennen eines ersten Raumes gegenüber einem zweiten Raum in einer Vorrichtung zum Aspirieren und/oder Dispensieren von Flüssigkeiten vorgeschlagen wird, welche ringförmig und zum Beaufschlagen einer äusseren Oberfläche eines Kolbens bzw. einer inneren Oberfläche eines Zylinders dieser Vorrichtung ausgebildet ist, wobei die Dichtung in eine Ringnut einlegbar ist, welche sich in der äusseren Oberfläche des Kolbens bzw. in der inneren Oberfläche des Zylinders befindet. Die erfindungsgemässe Dichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine ebene, zum Anliegen an eine Flanke der Ringnut ausgebildete Anschlagfläche, einen frei in den ersten oder zweiten Raum ragenden Stützbereich und eine zylindrische Dichtfläche umfasst. Zusätzliche erfindungsgemässe Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by the features of independent claim 1 by proposing a seal for separating a first space from a second space in a device for aspirating and/or dispensing liquids, which seal is ring-shaped and designed to act on an outer surface of a piston or an inner surface of a cylinder of this device, wherein the seal can be inserted into an annular groove which is located in the outer surface of the piston or in the inner surface of the cylinder. The seal according to the invention is characterized in that it comprises a flat stop surface designed to rest against a flank of the annular groove, a support region projecting freely into the first or second space, and a cylindrical sealing surface. Additional features according to the invention arise from the dependent claims.
Nimmt man eine konventionelle Dichtung (z.B. einen O-Ring) zum Abdichten eines Raumes, in den ein Kolben teilweise eintauchbar ist, und dichtet dieser O-Ring beispielsweise auf dem äusseren Umfang bzw. auf der äusseren Oberfläche dieses Kolbens, so kann man folgenden Sachverhalt feststellen: Wird der Kolben bewegt, so wird die Dichtung anfänglich so lange deformiert, bis die Haftreibung zwischen Dichtung und Kolben überwunden wird. Durch diese Deformation der Dichtung wird eine Volumenänderung in diesem Raum bewirkt, ohne dass sich die Dichtfläche tatsächlich bewegt. Je grosser eine solche Volumenänderung ist, desto grosser ist der resultierende Fehler beim Pipettieren. Wird der Kolben dann über eine längere Strecke bewegt, so kann sich - durch die niedrige Gleitreibung zwischen Dichtung und Kolben - die Dichtfläche ihrer Sollposition annähern und damit den Volumenfehler praktisch ausgleichen. Das Pipettieren im Submikroliterbereich verlangt aber gerade ein Bewegen des Kolbens über sehr kurze Verfahrwege, wodurch der beobachtbare Volumenfehler und die damit einhergehende, schlechte Pipettierpräzision bedingt sind.If you use a conventional seal (e.g. an O-ring) to seal a space into which a piston can be partially immersed, and if this O-ring seals, for example, on the outer circumference or on the outer surface of this piston, you can determine the following: If the piston is moved, the seal is initially deformed until the static friction between the seal and the piston is overcome. This deformation of the seal causes a change in volume in this space without the sealing surface actually moving. The greater the volume change, the greater the resulting error when pipetting. If the piston is then moved over a longer distance, the sealing surface can approach its target position - due to the low sliding friction between the seal and the piston - and thus practically compensate for the volume error. Pipetting in the submicroliter range, however, requires the piston to be moved over very short travel distances, which is what causes the observable volume error and the associated poor pipetting precision.
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Der Volumenfehler ist ausserdem abhängig vom Zustand der Dichtung in Bezug auf deren Beweglichkeit, Elastizität, Weichmacheranteil und Auswaschung. Dieser Zustand verändert sich mit der Zeit, so dass sich bei Mehrfachpipettiergeräten, insbesondere durch das individuelle Auswechseln einzelner Dichtungen, viele unterschiedliche Zustände ergeben können. Dieser Zustand der Dichtung beeinflusst die Reibung zwischen Dichtung und Kolben. Aus allen diesen Gründen resultiert eine unerwünschte Streuung der einzelnen Kanäle in Bezug auf ihre Pipettierpräzision. The volume error also depends on the condition of the seal in terms of its mobility, elasticity, plasticizer content and leaching. This condition changes over time, so that many different conditions can arise in multiple pipetting devices, especially when individual seals are replaced. This condition of the seal influences the friction between the seal and the piston. For all these reasons, an undesirable scattering of the individual channels results in their pipetting precision.
Beim Einsatz von Dichtungsmatten bei Mehrfachpipettiergeräten kann es vorkommen, dass einzelne Kanäle oder vielleicht auch nur ein einziger Kanal nicht korrekt abgedichtet sind. In solchen Fällen muss die ganze Dichtungsmatte ausgewechselt werden.When using sealing mats on multiple pipetting devices, it can happen that individual channels or perhaps just a single channel are not sealed correctly. In such cases, the entire sealing mat must be replaced.
Zu den Vorteilen der erfindungsgemässen Dichtung gegenüber dem Stand der Technik zählen deshalb:The advantages of the seal according to the invention compared to the prior art therefore include:
• Die zylindrische Dichtfläche wird beidseitig so gestützt, dass sie gegenüber der Ringnut, in der sie liegt praktisch unverrückbar festsitzt und damit keinen Einfluss auf das Pipettiervolumen haben kann;• The cylindrical sealing surface is supported on both sides in such a way that it is practically immovably fixed to the ring groove in which it lies and thus cannot have any influence on the pipetting volume;
• Der Volumenfehler bei kurzen Verfahrwegen des Pipettenkolbens ist vernachlässigbar; • The volume error with short travel distances of the pipette piston is negligible;
· Das Pipettieren im Submikroliterbereich ist unabhängig vom Zustand der Dichtung in Bezug auf deren Reibung, Beweglichkeit, Elastizität, Weichmacheranteil und Auswaschung;· Pipetting in the submicroliter range is independent of the condition of the seal in terms of friction, mobility, elasticity, plasticizer content and leaching;
• Einzelne Dichtungen können jederzeit ersetzt werden, ohne dass die Pipettierpräzision beeinträchtigt wird.• Individual seals can be replaced at any time without affecting pipetting precision.
Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Dichtung werden an Hand von schematischen Zeichnungen erläutert, ohne dass dieselben den Umfang der Erfindung einschränken sollen. Dabei zeigen:Preferred embodiments of the seal according to the invention are explained using schematic drawings, without these being intended to limit the scope of the invention. In the drawings:
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Fig. 1 einen vertikalen Teilschnitt durch eine Vorrichtung zum AspirierenFig. 1 a vertical partial section through a device for aspiration
und/oder Dispensieren von Flüssigkeiten mit einer Dichtung gemäss einer ersten Ausführungsform;and/or dispensing liquids with a seal according to a first embodiment;
Fig. 2 einen vertikalen Teilschnitt durch eine Vorrichtung zum AspirierenFig. 2 a vertical partial section through a device for aspiration
und/oder Dispensieren von Flüssigkeiten mit einer Dichtung gemäss einer zweiten Ausführungsform;and/or dispensing liquids with a seal according to a second embodiment;
Fig. 3 einen vertikalen Teilschnitt durch eine Vorrichtung zum AspirierenFig. 3 a vertical partial section through a device for aspiration
und/oder Dispensieren von Flüssigkeiten mit einer nach einerand/or dispensing liquids with a
zweiten Variante eingebauten Dichtung gemäss der zweiten Ausführungsform; second variant installed seal according to the second embodiment;
Fig. 4 einen vertikalen Teilschnitt durch eine Vorrichtung zum AspirierenFig. 4 a vertical partial section through a device for aspiration
und/oder Dispensieren von Flüssigkeiten mit einer nach einer ersand/or dispensing liquids with a
ten Variante eingebauten Dichtung gemäss der zweiten Ausführungsform. variant installed seal according to the second embodiment.
Figur 1 zeigt einen vertikalen Teilschnitt durch eine Vorrichtung zum Aspirieren und/oder Dispensieren von Flüssigkeiten mit einer Dichtung gemäss einer ersten Ausführungsform. Diese Ausführungsform erinnert an einen ringförmigen Viertel-Torus. Die Dichtung 1 trennt einen ersten Raum 2 gegenüber einem zweiten Raum 3 ab. Diese Räume 2,3 befinden sich in einer Vorrichtung 4 zum Aspirieren und/oder Dispensieren von Flüssigkeiten. Die Dichtung 1 ist ringförmig und zum Beaufschlagen einer äusseren Oberfläche 6 eines Kolbens 7 dieser Vorrichtung 4 ausgebildet.Figure 1 shows a vertical partial section through a device for aspirating and/or dispensing liquids with a seal according to a first embodiment. This embodiment is reminiscent of an annular quarter torus. The seal 1 separates a first space 2 from a second space 3. These spaces 2, 3 are located in a device 4 for aspirating and/or dispensing liquids. The seal 1 is annular and designed to act on an outer surface 6 of a piston 7 of this device 4.
Die Dichtung 1 ist in eine Ringnut 10 einlegbar, welche sich in der inneren Oberfläche 8 des Zylinders 9 befindet. Diese Ringnut kann in eine einstückige Kolben- bzw. Zylinderwand eingeformt sein. Alternativ kann das Anordnen einer entsprechenden Ansenkung in einem ersten Zylinderteil (hier abgetrennt durch die gestrichelte Linie) zum Erzeugen einer solchen Ringnut 10 beitragen. Diese Alternative hat insbesondere den Vorteil, dass die Dichtung 1 in der Ringnut 10 - beim Befestigen der Zylinderteile aneinander - etwas verquetscht wird, wobei sich überThe seal 1 can be inserted into an annular groove 10, which is located in the inner surface 8 of the cylinder 9. This annular groove can be formed into a one-piece piston or cylinder wall. Alternatively, the arrangement of a corresponding countersink in a first cylinder part (separated here by the dashed line) can contribute to the creation of such an annular groove 10. This alternative has the particular advantage that the seal 1 is slightly squeezed in the annular groove 10 - when the cylinder parts are attached to one another - whereby
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das Mass des Verquetschens der Anpressdruck der Dichtfläche 14 auf den in dieser Dichtung 1 laufenden Kolben 7 regulieren und einstellen lässt.the degree of squeezing of the contact pressure of the sealing surface 14 on the piston 7 running in this seal 1 can be regulated and adjusted.
Die Dichtung 1 umfasst eine ebene, zum Anliegen an eine Flanke 11 der Ringnut 10 ausgebildete Anschlagfläche 12, einen frei in den ersten oder zweiten Raum 2,3 (je nachdem in welcher Richtung die Dichtung eingesetzt ist) ragenden Stützbereich 13 und eine zylindrische, gegen den Kolben 7 gerichtete Dichtfläche 14. Anschlagfläche 12 und Stützbereich 13 stützen die zylindrische Dichtfläche beidseitig, so dass sie gegenüber der Ringnut 10, in der sie sitzt, praktisch unverrückbar festsitzt und damit keinen Einfluss auf das Pipettiervolumen haben kann.The seal 1 comprises a flat stop surface 12 designed to rest against a flank 11 of the annular groove 10, a support area 13 projecting freely into the first or second space 2, 3 (depending on the direction in which the seal is inserted) and a cylindrical sealing surface 14 directed against the piston 7. The stop surface 12 and the support area 13 support the cylindrical sealing surface on both sides so that it is practically immovably fixed relative to the annular groove 10 in which it sits and thus cannot have any influence on the pipetting volume.
Diese Dichtung gemäss einer ersten Ausführungsform eignet sich zum Dichten zwischen zwei Räumen einer Vorrichtung 4 zum Aspirieren und/oder Dispensieren von Flüssigkeiten und zwar insbesondere dann, wenn es sich bei beiden Räumen 2,3 um luftgefüllte Räume handelt. Eine Überkopfmontage der Dichtung 1 (mit der Anschlagfläche 12 gegen unten) ist ebenfalls möglich und vor allem dann bevorzugt, wenn sich beim Raum 3 um einen flüssigkeitsgefüllten Raum handelt.This seal according to a first embodiment is suitable for sealing between two chambers of a device 4 for aspirating and/or dispensing liquids, particularly when both chambers 2, 3 are air-filled chambers. Overhead installation of the seal 1 (with the stop surface 12 facing downwards) is also possible and is particularly preferred when the chamber 3 is a liquid-filled chamber.
Figur 2 zeigt einen vertikalen Teilschnitt durch eine Vorrichtung zum Aspirieren und/oder Dispensieren von Flüssigkeiten mit einer Dichtung gemäss einer zweiten Ausführungsform. Im Gegensatz zu der Fig. 1, welche eine Dichtung mit einem "nicht-linearen Innen-Konus" darstellt, ist hier der Stützbereich 13 als linear sich gegen die zylindrische Dichtfläche 14 verengende Konusfläche ausgebildet. Ebenfalls abweichend von Fig. 1 ist hier die Dichtung 1 zum Beaufschlagen einer inneren Oberfläche 8 eines Zylinders 9 dieser Vorrichtung 4 ausgebildet. Dabei ist die Dichtung 1 in eine Ringnut 10 einlegbar, welche sich in der inneren Oberfläche 8 des Zylinders 9 befindet.
Diese Dichtung gemäss einer zweiten Ausführungsform eignet sich auch zum Dichten zwischen zwei Räumen einer Vorrichtung 4 zum Aspirieren und/oder Dispensieren von Flüssigkeiten und zwar ebenfalls dann, wenn es sich bei beiden Räumen 2,3 um luftgefüllte Räume handelt. Eine Überkopfmontage der Dichtung 1 (mit der Anschlagfläche 12 gegen unten) ist ebenfalls möglich und vor allemFigure 2 shows a vertical partial section through a device for aspirating and/or dispensing liquids with a seal according to a second embodiment. In contrast to Figure 1, which shows a seal with a "non-linear inner cone", here the support area 13 is designed as a conical surface that narrows linearly towards the cylindrical sealing surface 14. Also different from Figure 1, here the seal 1 is designed to act on an inner surface 8 of a cylinder 9 of this device 4. The seal 1 can be inserted into an annular groove 10, which is located in the inner surface 8 of the cylinder 9.
This seal according to a second embodiment is also suitable for sealing between two chambers of a device 4 for aspirating and/or dispensing liquids, even if both chambers 2, 3 are air-filled chambers. An overhead installation of the seal 1 (with the stop surface 12 facing downwards) is also possible and, above all,
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dann bevorzugt, wenn sich beim Raum 3 um einen flüssigkeitsgefüllten Raum handelt.preferred if room 3 is a liquid-filled room.
Figur 3 zeigt einen vertikalen Teilschnitt durch eine Vorrichtung zum Aspirieren und/oder Dispensieren von Flüssigkeiten mit einer nach einer zweiten Variante (über Kopf) eingebauten Dichtung 1 gemäss der zweiten Ausführungsform. Diese Einbauform der Dichtung 1 eignet sich insbesondere deshalb auch zum Dichten zwischen zwei Räumen einer Vorrichtung 4 zum Aspirieren und/oder Dispensieren von Flüssigkeiten, wenn es sich beim Raum 2 um einen luftgefüllten Raum und beim Raum 3 um einen flüssigkeitsgefüllten Raum handelt. Die Flüssigkeit 5 benetzt die äussere Oberfläche 6 des Kolbens 7 und die innere Oberfläche 8 des Zylinders 9. Diese Flüssigkeit wird beim Hochziehen des Kolbens 7 an der Kante zwischen der Anschlagfläche 12 und der zylindrischen Dichtfläche 14 abgestreift und nicht (wie dies z.B. bei O-Ringen der Fall sein kann) als dünner Film auf der Kolbenoberfläche 6 in den Luftraum 2 weitergezogen.Figure 3 shows a vertical partial section through a device for aspirating and/or dispensing liquids with a seal 1 installed according to a second variant (overhead) according to the second embodiment. This installation form of the seal 1 is therefore particularly suitable for sealing between two chambers of a device 4 for aspirating and/or dispensing liquids when chamber 2 is an air-filled chamber and chamber 3 is a liquid-filled chamber. The liquid 5 wets the outer surface 6 of the piston 7 and the inner surface 8 of the cylinder 9. When the piston 7 is pulled up, this liquid is stripped off at the edge between the stop surface 12 and the cylindrical sealing surface 14 and is not drawn further into the air chamber 2 as a thin film on the piston surface 6 (as can be the case with O-rings, for example).
Die bisher gezeigten Figuren stellen Vorrichtungen 4 zum Aspirieren und/oder Dispensieren von Flüssigkeiten dar, welche einen Mehrfachpipettierkopf mit einer Vielzahl von insbesondere 96, 384 oder 1536 im Wesentlichen parallel zu einander angeordnete Kolben 7 und Zylinder 9 umfassen. Es ist aber auch möglich, dass eine Vorrichtung 4 zum Aspirieren und/oder Dispensieren von Flüssigkeiten nur einen einzigen Kanal aufweist, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.The figures shown so far represent devices 4 for aspirating and/or dispensing liquids, which comprise a multiple pipetting head with a plurality of, in particular, 96, 384 or 1536 pistons 7 and cylinders 9 arranged essentially parallel to one another. However, it is also possible for a device 4 for aspirating and/or dispensing liquids to have only a single channel, as shown in Fig. 4.
Figur 4 zeigt einen vertikalen Teilschnitt durch eine Vorrichtung 4 zum Aspirieren und/oder Dispensieren von Flüssigkeiten 5 mit einer nach einer ersten Variante eingebauten Dichtung gemäss der zweiten Ausführungsform. Die Dichtung 1 zum Abtrennen eines ersten Raumes 2 (luftgefüllt) gegenüber einem zweiten Raum 3 (hier mit Flüssigkeit und Luft gefüllt) in einer Vorrichtung 4 zum Aspirieren und/oder Dispensieren von Flüssigkeiten 5. Dabei ist die Dichtung 1 ringförmig und zum Beaufschlagen einer äusseren Oberfläche 6 eines Kolbens 7 dieser Vorrichtung 4 ausgebildet. Die Dichtung 1 ist in eine Ringnut 10 eingelegt, welche sich in der inneren Oberfläche 8 des Zylinders 9 befindet. Diese Dichtung 1 umfasst eine ebene, zum Anliegen an eine Flanke 11 der Ringnut 10 ausgebildete Anschlagfläche 12, einen frei in den zweiten Raum 3 ragenden Stützbereich 13Figure 4 shows a vertical partial section through a device 4 for aspirating and/or dispensing liquids 5 with a seal installed according to a first variant according to the second embodiment. The seal 1 for separating a first space 2 (filled with air) from a second space 3 (here filled with liquid and air) in a device 4 for aspirating and/or dispensing liquids 5. The seal 1 is ring-shaped and designed to act on an outer surface 6 of a piston 7 of this device 4. The seal 1 is inserted into an annular groove 10 which is located in the inner surface 8 of the cylinder 9. This seal 1 comprises a flat stop surface 12 designed to rest against a flank 11 of the annular groove 10, a support area 13 which projects freely into the second space 3.
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und eine zylindrische Dichtfläche 14. Der Stützbereich 13 ist als linear sich gegen die zylindrische Dichtfläche 14 verengende Konusfläche ausgebildet.and a cylindrical sealing surface 14. The support region 13 is designed as a conical surface that narrows linearly towards the cylindrical sealing surface 14.
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Das Luftpolster 18 in der Mündung der Vorrichtung 4 und in der aufgesetzten Wegwerfspitze 19 zwischen der Dichtfläche 14 und der Oberfläche der Flüssigkeit 5 wird in seinem Volumen nicht durch irgendwelche Bewegungen der statischen Dichtung 1 verändert, so dass es einen definierten Raum bildet, der nur durch Schwankungen des Druckes variiert werden kann. Dieses Luftpolster 18 findet sich in allen Pipettenspitzen, bei welchen die Flüssigkeit 5 nicht den ganzen zweiten Raum 3 ausfüllt, egal, ob diese Pipettenspitzen aufgesetzt oder in den Zylinder/Kolben-Mechanismus integriert sind. Die Dichtung 1 weist einen Innendurchmesser bzw. Dichtflächenzylinder-Durchmesser 16 auf, der etwas kleiner ist als der Durchmesser des Kolbens 7 bzw. "Plungers".The air cushion 18 in the mouth of the device 4 and in the attached disposable tip 19 between the sealing surface 14 and the surface of the liquid 5 is not changed in its volume by any movements of the static seal 1, so that it forms a defined space that can only be varied by fluctuations in pressure. This air cushion 18 is found in all pipette tips in which the liquid 5 does not fill the entire second space 3, regardless of whether these pipette tips are attached or integrated into the cylinder/piston mechanism. The seal 1 has an inner diameter or sealing surface cylinder diameter 16 that is slightly smaller than the diameter of the piston 7 or "plunger".
Bei einem solchen Einzelkanalsystem kann die Anschlagfläche 12 einen praktisch beliebigen Aussendurchmesser 15 aufweisen. Im Falle eines 96-er Kopfes beträgt dieser Durchmesser 15 bevorzugt weniger als 1 cm; der Dichtflächenzylinder 12 weist dann vorzugsweise einen Durchmesser 16 von weniger als 5 mm und eine Höhe 17 von weniger als 2 mm auf. Im Falle eines 384-er Kopfes beträgt dieser Durchmesser 15 bevorzugt weniger als 5 mm; der Dichtflächenzylinder 12 weist dann vorzugsweise einen Durchmesser 16 von weniger als 3 mm und eine Höhe 17 von weniger als 1 mm auf. Diese Masse beeinflussen wesentlich die Reibungskraft zwischen der Dichtung 1 und dem Kolben 7 (bzw. zwischen der Dichtung 1 und dem Zylinder 9, vgl. Fig. 2). Einen Reibungs-Wert von weniger als 3 N (Newton) pro Kanal wird insbesondere für Mehrfachpipettierköpfe mit z.B. 96 oder 384 Kanälen bevorzugt.In such a single-channel system, the stop surface 12 can have practically any outside diameter 15. In the case of a 96 head, this diameter 15 is preferably less than 1 cm; the sealing surface cylinder 12 then preferably has a diameter 16 of less than 5 mm and a height 17 of less than 2 mm. In the case of a 384 head, this diameter 15 is preferably less than 5 mm; the sealing surface cylinder 12 then preferably has a diameter 16 of less than 3 mm and a height 17 of less than 1 mm. These masses significantly influence the friction force between the seal 1 and the piston 7 (or between the seal 1 and the cylinder 9, see Fig. 2). A friction value of less than 3 N (Newton) per channel is particularly preferred for multiple pipetting heads with, for example, 96 or 384 channels.
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Der Dichtung für 96-er Köpfe wird bevorzugt an einer Drehbank die endgültige Form gegeben. Dichtungen für einen 384-er Pipettierkopf hingegen werden, wegen der besonders geringen, prozessbedingten Herstellungstoleranzen, besonders bevorzugt in einer Spritzgussform hergestellt.The seal for 96 heads is preferably given its final shape on a lathe. Seals for a 384 pipetting head, on the other hand, are preferably manufactured in an injection mold due to the particularly low, process-related manufacturing tolerances.
Als Material für die Herstellung der erfindungsgemässen Dichtungen hat sich EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) als besonders geeignet herausgestellt,EPDM (ethylene-propylene-diene rubber) has proven to be particularly suitable as a material for the production of the seals according to the invention,
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wobei über den Vernetzungsgrad dieses Copolymers dessen Elastizität beeinflusst werden kann. Zur Herstellung der erfindungsgemässen Dichtungen sind Elastomere allgemein bevorzugt. Auch die Verwendung von härteren Materialien, wie z.B. Teflon® (DuPont) ist möglich, allerdings müssen dann besonders hohe Anforderungen an die Toleranzmasse gestellt werden.The degree of cross-linking of this copolymer can influence its elasticity. Elastomers are generally preferred for producing the seals according to the invention. The use of harder materials, such as Teflon® (DuPont), is also possible, but particularly high demands must then be placed on the tolerance mass.
Die Oberflächenrauhigkeit des Kolbens 7 beeinflusst ganz erheblich die Dichtungsfunktion der Dichtung 1 und deren Reibungswiderstand sowie deren Lebensdauer. Bevorzugt werden in Vorrichtungen 4 mit einer Vielzahl von insbesondere 96, 384 oder 1536 im Wesentlichen parallel zu einander angeordneten Kolben 7 und Zylindern 9 Kolben 7 mit einem Durchmesser von weniger als 5 mm und einer Oberflächenrauhigkeit von höchstens N5. Besonders bevorzugt ist eine Oberflächenrauhigkeit der mit der zylindrischen Dichtfläche 14 zusammenwirkenden Kolbenoberfläche 6 von N2 oder Nl (die N-Angaben beziehen sich auf die Oberflächenrauhigkeit nach Schweizer Normen).The surface roughness of the piston 7 has a significant influence on the sealing function of the seal 1 and its frictional resistance as well as its service life. In devices 4 with a large number of pistons 7 and cylinders 9 arranged essentially parallel to one another, in particular 96, 384 or 1536, pistons 7 with a diameter of less than 5 mm and a surface roughness of at most N5 are preferred. A surface roughness of the piston surface 6 interacting with the cylindrical sealing surface 14 of N2 or N1 is particularly preferred (the N specifications refer to the surface roughness according to Swiss standards).
Kreisring-förmige Dichtungen sind bevorzugt, selbstverständlich umfasst die vorliegende Erfindung auch von dieser Form abweichende Geometrien, wie z.B. Vielecke, ovale etc.Circular ring-shaped seals are preferred, but the present invention naturally also includes geometries deviating from this shape, such as polygons, ovals, etc.
In den Figuren sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen, dabei gelten die entsprechenden Bezeichnungen, auch wenn sie nicht in jedem Fall ausdrücklich aufgeführt sind. Beliebige Kombinationen der gezeigten bzw. beschriebenen Merkmale sind Bestandteil der vorliegenden Erfindung.In the figures, identical parts are provided with the same reference symbols; the corresponding designations apply even if they are not explicitly listed in every case. Any combination of the features shown or described are part of the present invention.
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